独立な二元エクスパンダー冷凍サイクルを使用するＬＮＧの製造
【課題】加圧された天然ガス供給流の少なくとも一部分を、独立な冷凍サイクル内で使用される第１および第２の膨張された冷媒との熱交換接触によって冷却することを包含する液化天然ガス流を製造する方法。
【解決手段】膨張された第１の冷媒は、メタン、エタンおよび処理されそして加圧された天然ガスから選択される。膨張された第２の冷媒は窒素である。
【解決手段】膨張された第１の冷媒は、メタン、エタンおよび処理されそして加圧された天然ガスから選択される。膨張された第２の冷媒は窒素である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、暫定的な特許出願、２００１年３月６日受理の米国特許連番６０／２７３，５３１の便益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、加圧された炭化水素流を冷凍サイクルを使用することにより液化する方法に関する。一層特定的に本発明は、異なる少なくとも２つの冷媒を有する独立な二元冷凍サイクルを使用して流入炭化水素ガス流を液化する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
天然ガスのような炭化水素ガスは、運搬および貯蔵を一層容易にするようにその体積を減少するために液化される。ガスを液化するには多数の先行技術があり、そのほとんどに、機械的冷凍または１つ以上の冷媒ガスを使用する冷却サイクルが関与する。
【０００４】
Ｄｕｂａｒの米国特許第５，７６８，９１２号および第５，９１６，２６０号には、単一の窒素冷媒流によって冷凍負荷が供給される液化天然ガス製品を製造する方法が開示されている。冷媒流は、少なくとも２つの別個な流れに分割され、これらは、別個なターボエクスパンダーによって膨張されるときに、冷却される。冷却され、膨張された窒素冷媒はガス流と十字流的に熱交換され液化天然ガスが製造される。
【０００５】
Ｆｏｇｌｉｅｔｔａの米国特許第５，７５５，１１４号には、天然ガスの液化で有用な二元冷凍サイクルが開示されている。この二元冷凍サイクルは、駆動力として蒸発潜熱を利用する機械的冷凍サイクルに伝統的な冷媒を使用して、依存的な方式で機能するように相互に連結されている。
【０００６】
Ｐａｒａｄｏｗｓｋｉらの米国特許第６，１０５，３８９号には、二重の冷凍サイクルもまた教示されており、このサイクルは連結され従って従属的である。Ｆｏｇｌｉｅｔｔａの特許におけると同様に、Ｐａｒａｄｏｗｓｋｉは相変化に伴う潜熱を利用する伝統的な機械的冷凍サイクルの使用を教示している。
【０００７】
Ｄａｖｉｓの米国特許第４，９１１，７４１号およびＦｉｓｃｈｅｒらの米国特許第６，０４１，６１９号にも、蒸発潜熱を利用するために伝統的な冷媒を活用する連結した２つ以上の冷凍サイクルの使用が開示されている。
【０００８】
天然ガスを液化するために簡単化された冷凍サイクルに対する需要がある。慣用の液化冷凍サイクルには、液体およびガスの冷媒相の双方のために特別な装置を必要とする冷凍サイクルに際して相変化が起きる冷媒が使用される。
【０００９】
ここに開示する本発明はこれらのおよび他の必要を充足する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（本発明の概要）
本発明は、膨張された第１および第２の冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給流の少なくとも１部分を冷却する段階を包含する液化天然ガス流を製造する低温プロセスである。膨張された第１および第２の冷媒の少なくとも１つがガス相冷凍サイクル中で循環され、そこでは冷媒がサイクル全体にわたってガス相に留まる。このようにして、液化天然ガス流が製造される。このプロセスの別な態様には、独立の二元冷凍サイクルとして操作される、膨張された第１の冷媒を有する第１の冷凍サイクルおよび膨張された第２の冷媒を有する第２の冷凍サイクルとの熱交換接触によって流入炭化水素ガス供給流の少なくとも１つを冷却する段階が包含される。膨張された第１の冷媒はメタン、エタンおよび他の炭化水素ガス、好ましくは処理された流入ガスから選択される。膨張された第２の冷媒は窒素である。これらの独立な二元冷凍サイクルは、同時に操作されてよくあるいは独立に操作されてよい。
【００１１】
本発明の特質、有利性および目的および明らかになるであろう他の事柄が一層詳細に理解されるように、上記に簡潔に要約された本発明の特定的な説明は、本明細書の一部をなす添付の図面に図解される本発明の態様を参照しつつなされることができる。しかしながら、図面は本発明の好ましい態様のみを図解するものであり、従って、本発明の範囲は同様に効果的な態様も許容するので、本発明の範囲を限定すると考えてはならない。
【００１２】
本発明は、独立な二元冷媒サイクルを採用する、炭化水素ガス、好ましくは加圧された天然ガスを液化するための改良された方法に関する。好ましい態様において、本方法は膨張された窒素冷媒を使用する第１の冷凍サイクルおよび第２の膨張された炭化水素を使用する第２の冷凍サイクルを有する。第２の膨張された炭化水素冷媒は加圧されたメタンまたは処理された流入ガスであってよい。
【００１３】
ここで用いるとき『流入ガス』という用語は、メタン、例えば８５容積％から実質的になる炭化水素ガスであって、残部がエタン、より高級な炭化水素、窒素および他の痕跡ガスであるものを意味する。
【００１４】
本発明の好ましい態様の詳細な説明は、周囲温度で約８００ｐｓｉａの初期圧力を有する加圧された流入ガスの液化に関してなされる。流入ガスは周囲温度で約５００ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの初期圧力を有するのが好ましい。ここに論じるように、好ましくは等エントロピー膨張による膨張段階はターボエクスパンダー、ジュールトムソン膨張弁、液体エクスパンダーなどによって実施されることができる。また、エクスパンダーは、ガス膨張によって圧縮仕事を生むように対応する段階的圧縮装置に連結されてよい。
【００１５】
ここで図面の図１を参照するとして、加圧された流入ガス流、好ましくは加圧天然ガス流が本発明の工程に導入される。例解する態様において、流入ガス流は約９００ｐｓｉａの圧力および周囲温度にある。流入ガス流１１は、乾燥、アミン抽出などのような既知の方法によって二酸化炭素、硫化水素などのような酸性ガスを除去するために、処理装置７１内で処理される。前処理装置７１は、天然ガス流から水を除去するための慣用的設計の脱水装置としても働く。低温プロセスで慣用される常套的方法に従うとき、このプロセスにおいて引き続いて出会う低温の管および熱交換器の凍結および閉塞を防止するために流入ガス流から水が除去されることができる。ガス乾燥剤および分子篩を収納する慣用の脱水装置が使用される。
【００１６】
処理された流入ガス流１２は１つ以上の単位操作によって予備冷却されることができる。流れ１２は冷却器７２内で冷却水によって予備冷却されてよい。流れ１２は慣用の機械的冷凍手段７３によってさらに予備冷却され、処理された流入ガス流２０として液化の用意がととのっている予備冷却されそして処理された流れ１９がつくられる。
【００１７】
処理された流入ガス流２０は、液化天然ガス製造施設の冷凍部門７０に供給される。流れ２０は、第１の冷凍サイクル８１および第２の冷凍サイクル９１との向流熱交換接触によって、熱交換器７５内で冷却されそして液化される。これらの冷凍サイクルは、流入ガス流を液化するのに必要な冷凍負荷に応じて独立にそして／あるいは同時に操作されるように設計される。
【００１８】
好ましい態様で、第１の冷凍サイクル８１では膨張されたメタン冷媒が使用され、また第２の冷凍サイクル９１では膨張された窒素冷媒が使用される。第１の冷凍サイクル８１では、膨張されたメタンが冷媒として使用される。膨張された低温のメタン流４４は、好ましくは約−１１９°Ｆおよび約２００ｐｓｉａで熱交換器７５に流入し、そして処理された流入ガス２０および圧縮されたメタン流４０と十字流的に熱交換される。メタン流４４は、熱交換器７５内で温められ次いで流れ４６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かいメタン流４６は第１の圧縮段階において、メタンブースター圧縮機９２内で部分的に圧縮される。次いで、流れ４６は第２の圧縮段階において、約５００〜１４００ｐｓｉａまでメタン循環圧縮機９６内で再び圧縮される。流れ４６は熱交換器９４および９８内で水冷されそして圧縮されたメタン流４０として熱交換器７５内に流入する。流れ４０は熱交換器７５に約９０°Ｆおよび約１１８５ｐｓｉａで流入する。流れ４０は膨張された低温のメタン流４４との十字流的熱交換によって約２０°Ｆおよび約９９５ｐｓｉａまで冷却されそして冷却されたメタン流４２として熱交換器７５から流出する。流れ４２はエクスパンダー９０内で約−１１０から−１３０°Ｆまで、好ましくは約−１１９°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが望ましい。
【００１９】
第２の冷凍サイクル９１においては、膨張された低温の窒素流３４は好ましくは約−２６０°Ｆおよび約２００ｐｓｉａで熱交換器７５内に流入し、そして処理された流入ガス流２０および圧縮された窒素流３０と十字流的に熱交換される。窒素流３４は熱交換器７５内で温められ、次いで流れ３６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かい窒素流３６は窒素ブースター圧縮機８２内で部分的に圧縮され、次いで窒素循環圧縮機８６内で約５００〜１２００ｐｓｉａまで再度圧縮される。流れ３６は熱交換器８４および８８内で冷却されそして圧縮された窒素流３０として熱交換器７５内に流入する。流れ３０は約９０°Ｆおよび好ましくは約１１８５ｐｓｉａで熱交換器７５に流入する。流れ３０は、低温の膨張された窒素流３４との十字流的熱交換によって好ましくは約−１３０°Ｆおよび約１１８０ｐｓｉａまで冷却され、そして冷却された窒素流３２として熱交換器７５から流出する。流れ３２はエクスパンダー８０内で約−２５０〜−２８０°Ｆ、好ましくは約−２６０°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが好ましい。流れ３２は低温の膨張された窒素流れ３４として熱交換器７５に流入する。
【００２０】
第１および第２の独立な二元冷凍サイクルは、約−２４０から−２６０°Ｆ、好ましくは約−２５５°Ｆまでに流入ガス流２０を冷却しそして液化するように独立に働く。液化されたガス流２２は、約１５ｐｓｉａから５０ｐｓｉａまで、好ましくは約２０ｐｓｉａまでの圧力でエクスパンダー７７内で等エントロピー的に膨張されて、液化されたガス生成物流２４が生成される。
【００２１】
生成物流２４は、窒素および他の痕跡量のガスを含有してよい。これらの好ましくないガスを除去するために、窒素ストリッパーのような窒素除去装置９９に流れ２４が導入され、処理された生成物流２６および窒素に富むガス２７が生成される。窒素に富むガス２７は、低圧の燃料ガスのために使用されてよく、あるいは再圧縮されそして流入ガス流１１に合わせて循環されてよい。
【００２２】
好ましい他の態様では、処理された流入ガスは工程によって必要になる冷凍負荷の少なくとも一部分を供給するために使用されてよい。図２に示すように、第１の冷凍サイクル１９１には、膨張された炭化水素ガス混合物が冷媒として使用される。炭化水素ガス混合物冷媒は、メタン、エタンおよび流入ガスから選択される。第２の冷凍サイクルは上記に論じたように操作される。従って、窒素流および／または流入ガス流は、冷媒サイクル全体を通じてガス相冷媒として使用される。ここでは、冷凍サイクルのための駆動力として冷媒の顕熱が利用される。図２は、少なくとも１つのガス相冷凍サイクルの使用を例解するが、２つの冷媒サイクルの間に依存関係を生む１つのサイクル内で流入ガス流が冷媒として使用されるという点で、冷凍サイクルは相互に独立していない。
【００２３】
第１の冷凍サイクル１９１では、膨張された低温の炭化水素ガス混合物１４４は、好ましくは約−１１９°Ｆおよび２００ｐｓｉａで熱交換器７５内に流入し、そして液化されるべき流入ガス混合物１７４と十字流的に熱交換される。ガス混合物流１４４は、熱交換器７５内で温められ、次いで流れ１４６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かいガス混合物流１４６は第１の圧縮段階において、メタンブースター圧縮機９２内で部分的に圧縮される。次いで、流れ１４６は第２の圧縮段階において、約５００〜１４００ｐｓｉａの圧力までメタン循環圧縮機９６内で再び圧縮される。流れ１４６は熱交換器９４および９８内で圧縮されたガス混合物流１４０として水冷される。処理された流入ガス１２０は圧縮されたガス混合物１４０と混合されて液化すべき流れ１７４が生成されるのが好ましい。また、処理された流入ガス１２０は１つ以上の圧縮段階に流入する前に流れ１４６と混合されてもよい。流れ１７４は好ましくは約９０°Ｆおよび約１０００ｐｓｉａで熱交換器７５に流入する。流れ１７４は、膨張された低温のガス混合物流１４４との十字流的な熱交換によって好ましくは約２０°Ｆおよび約９９５ｐｓｉａまで冷却され、そして冷却されたガス混合物流１４２として熱交換器７５から流出する。流れ１４２はエクスパンダー９０内で約−１１０〜−１３０°Ｆ、好ましくは約−１１９°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが好ましい。流れ１４２は膨張された低温のガス混合物流１４４として熱交換器７５に流入する。
【００２４】
第１および／または第２の二元冷凍サイクルは、流入ガス混合物１７４を約−２４０から約−２６０°Ｆ、好ましくは約−２５５°Ｆまでに冷却しそして液化するように働く。液化されたガス混合物流１７６はエクスパンダー７７内で約１５〜５０ｐｓｉａ、好ましくは約２０ｐｓｉａの圧力まで等エントロピー的に膨張されて、液化されたガス混合物の生成物流１８０が生成されるのが好ましい。
【００２５】
上記に示したとおり、二元冷凍サイクルの各々での冷媒ガスは、それら各々のブースター圧縮機および／または循環圧縮機に送られ、冷媒が再圧縮される。工程内のブースター圧縮機および／または循環圧縮機は対応するまたは操作可能に連結されたターボエクスパンダーによって駆動されることができる。加えて、ブースター圧縮機は、ポスト−ブースト（ｐｏｓｔ−ｂｏｏｓｔ）方式で操作されまた冷媒ガスに約５０〜１００ｐｓｉａの追加的圧縮を供給するために循環圧縮機の下流に位置されてよい。ブースター圧縮機はプレ−ブーステッド（ｐｒｅ−ｂｏｏｓｔｅｄ）方式で操作されまた、最終の循環圧縮機に送られる前に冷媒ガスを約５０〜１００ｐｓｉａまで部分的に圧縮するために、循環圧縮機の上流に位置されてもよい。
【００２６】
図３は、先行技術での液化プロセスに関する昇温および冷却曲線を例示する。窒素冷媒の昇温曲線は本質的に、勾配を有する直線であり、この勾配は、熱交換器の高温端で窒素冷媒の昇圧曲線と供給ガスの冷却曲線との間の近接化が密になるまで、窒素冷媒の循環速度を変化させることにより調整される。これによって、液化工程の操作の上限を設定される。従って、この先行技術での方法を用いることにより、熱交換器の高温端および低温端の双方での異なる曲線の間の近接化を比較的密にすることができる。しかしながら、各曲線がその中間部分で形状が異なるので、工程の全温度範囲にわたって２つの曲線の間の近接化を密に保つことはできない。つまり、２つの曲線はそれらの中間部分で互いに離れる。窒素冷媒の昇温曲線は直線に近付くが、供給ガスおよび窒素の冷却曲線は、複雑な形状を有しまた窒素冷媒の直線状の昇温曲線から著しく離れる。直線状の昇温曲線と複雑な冷却曲線との間の離隔は、工程全般を操作する際の熱力学的に非効率性または損失仕事の指標でありまたこれを表す。このような非効率性または損失仕事は、混合冷媒サイクルのような他のプロセスと比較するとき、窒素冷媒サイクルの使用の動力消費がより大きいことの理由の一部である。
【００２７】
図４は、本発明の好ましい態様に関する昇温および冷却曲線を例示する。本発明は、高圧のメタン、エタンおよび／または流入ガスのような炭化水素ガス混合物を膨張する際に冷却能力を活用することによる先行技術のガス液化方法と比較して、熱力学的効率が改良されあるいは損失仕事が減少していることを例証する。加えて熱力学的効率は、本発明の二元冷凍サイクルおよび／または独立な二元冷凍サイクルは、既知の圧力、温度および組成の所与の流入ガス流を液化するのに必要な特定の冷凍負荷を調整しそして／あるいはこれに順応することができる。つまり、要求されるより大きい冷凍負荷を供給する必要はない。その結果、昇温および冷却曲線は、温度勾配、従って冷媒と流入ガス流との間の熱力学的損失を減少するために、一層密にマッチされる。
【００２８】
図１に示す工程においては、独立な二元エクスパンダー冷凍サイクルの簡単化された流れ図が示される。この図は、窒素流および／またはメタン流を冷媒として利用する本発明の独立な冷凍サイクルを明らかにする。別な態様（図示されていない）は、独立なサイクルの一方または双方で伝統的な冷媒を使用することを包含する。図１に示す例では、昇温曲線は、流入ガスを液化するために必要な冷凍負荷を２つの冷凍サイクルに分割することにより、離散した２つの部分に分かれる。第１のサイクルでは、メタン冷媒のような炭化水素ガス混合物が、より低い温度でのより低い圧力まで望ましくはターボエクスパンダー内で膨張される。より低い圧力および温度まで望ましくはターボエクスパンダー内で窒素冷媒が膨張される第２のサイクルが用いられまたこれによってガス流の一層の冷却がなされる。第２のサイクルでの冷凍の流量は昇温曲線の勾配が冷却曲線の勾配と大体同じであるように選定される。冷却工程の最後の部分における冷却曲線の形状および勾配のため、本発明では冷凍負荷の大部分をまかなうのは窒素サイクルである。この結果、約５°Ｆという最小の温度接近が熱交換器全般にわたって達成される。
【００２９】
本発明は重要な有利性を有する。第１に、この方法は窒素および／またはガス冷媒との間の関係を調整し、それによって熱力学的に一層効率的にすることにより供給流入ガスの質の差に適合することができる。第２に循環する冷媒はガス相である。これによって、液体分離器または液体貯槽の必要が無くなり、また随伴的な環境安全への影響が無くなる。ガス相冷媒は、熱交換器の製作および設計を単純化する。
【００３０】
独立な二元サイクルにおいて冷媒として窒素、およびメタンまたは他の炭化水素のような第２の冷媒が使用される、天然ガスのような炭化水素を液化する方法に特に関して本発明を説明しそして／あるいは例解してきたが、本発明の範囲は上記した態様に限定されないことに留意すべきである。本発明の範囲には、改善された応用においてまたは特定的に述べた応用以外の他の応用において、窒素を使用するそして／あるいは他のガスを使用するプロセスの他の方法および応用が含まれることは、当業者には明白であるにちがいない。その上、当業者は、上記に説明した本発明は特定的に述べたもの以外の変形および変改を受けることができることを理解するであろう。本発明はその趣意および範囲に属するこのようなすべての変形および変改を包含することが理解される。本発明の範囲は明細書によって限定されず、別記の特許請求の範囲によって規定されることが意図される。
【００３１】
本発明に関して、更に以下の内容を開示する。
（１） 第１および第２の膨張された冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも１つを冷却する段階を含み、第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つが、ガス相の冷凍サイクルで循環されることにより液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給流から液化天然ガス流を製造する方法。
（２） 膨張された第１の冷媒がメタン、エタンおよび流入ガスからなる群から選択される（１）または（１２）に記載の方法。
（３） 膨張された第２の冷媒が窒素である（１）または（２）に記載の方法。
（４） 膨張された第１および第２の冷媒が複数の独立な冷凍サイクルで使用される（１）、（２）または（３）に記載の方法。
（５） 膨張された第１または第２の冷媒が、膨張弁、ターボ−エキスパンダーおよび液体エキスパンダーからなる群から選択される機器中で膨張される（１）または（１２）の液化天然ガス流を製造する方法。
（６） 液化天然ガス流が約−２４０°Ｆ〜約−２６０°Ｆの温度に冷却される（１）に記載の方法。
（７） 流入ガス流が約５０ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの流入圧力にある（１）に記載の方法。
（８） 第１および第２の冷媒に関する冷却曲線が、流入ガス供給物流に関する冷却曲線に少なくとも約５°Ｆまで近接する（１）に記載の方法。
（９） 冷却段階が、機械的冷凍サイクルによる流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む（１）に記載の方法。
（１０） プロパンおよびプロピレンからなる群から選択される冷媒が機械的冷凍サイクルに含まれる（９）に記載の方法。
（１１） 冷却段階が、冷却水による流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む（１）または（９）に記載の方法。
（１２） 窒素冷凍サイクルとは独立に操作される第１の冷凍サイクルとの熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却する
段階を包含し、
該第１の冷凍サイクルが：
冷媒流中の第１の冷媒を膨張させて低温の冷媒蒸気流をつくり；
低温の冷媒蒸気流との熱交換接触によって流入供給物ガス流の少なくとも一部分を冷却し；
低温の冷媒蒸気流を圧縮して圧縮冷媒蒸気流をつくり；そして
低温の冷媒蒸気流との熱交換接触によって圧縮冷媒蒸気流の少なくとも一部分を冷却する；
段階を含み、また、
該窒素冷凍サイクルが：
窒素を含む第２の冷媒を膨張させて低温の窒素蒸気流をつくり；
低温の窒素蒸気流との熱交換接触によって流入供給物ガス流の少なくとも一部分を冷却し；
低温の窒素蒸気流を圧縮して圧縮窒素蒸気流をつくり；そして
低温の窒素蒸気流との熱交換接触によって圧縮窒素蒸気流の少なくとも一部分を冷却する；
段階を含み、
これによって液化天然ガス流が製造される
流入ガス供給物流から液化天然ガス流を製造する方法。
（１３） 第１の冷凍サイクルの圧縮段階が、流入ガス供給物流の少なくとも一部分を圧縮冷媒蒸気流と混合して冷媒流をつくることを包含する（２）または（１２）に記載の方法。
（１４） 第１の冷凍サイクルが、約−１１０°Ｆ〜−１３０°Ｆの温度まで冷媒流を膨張させることを包含する（１２）または（１３）に記載の方法。
（１５） 約−２５０°Ｆ〜−２８０°Ｆの温度まで窒素を膨張させる、（３）または（１２）に記載の方法。
（１６） 窒素冷凍サイクルの圧縮窒素蒸気流が約５００ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの圧力まで圧縮される（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１７） 第１の冷凍サイクルの圧縮冷媒蒸気流が約５００ｐｓｉａ〜約１４００ｐｓｉａの圧力まで圧縮される（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１８） 液化天然ガス流から窒素および他の痕跡量のガスを除去する段階をさらに包含する（１）または（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１９） 液化天然ガス流を約１５ｐｓｉａ〜約５０ｐｓｉａの圧力まで膨張させる段階をさらに包含する（１）または（１２）に記載の方法。
（２０） 膨張された第１および第２の冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却する段階を包含し、膨張された第１および第２の冷媒が独立な複数の冷凍サイクルで使用され、これによって液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給物流から液化天然ガス流を製造する方法。
（２１） 膨張された第１の冷媒がメタンおよびエタンから本質的になる群から選択され、また膨張された第２の冷媒が窒素である（２０）に記載の方法。
（２２） 冷媒がサイクル全体にわたってガス相のままに留まるように、独立な冷凍サイクルが少なくとも１つのガス相冷凍サイクルを包含する（２０）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】独立な二元エクスパンダー冷凍サイクルの簡略化された流れ図である。この図面は窒素流および／またはメタン流を冷媒として利用する本発明の独立な冷凍サイクルを図解する。
【図２】窒素流および／または流入ガス流が冷凍サイクルを通じてガス相の冷媒として使用される図１の本発明の別な態様の簡略化された流れ図である。
【図３】先行技術方法に関して、窒素の昇温曲線およびＬＮＧ／窒素の冷却曲線を比較するプロットである。
【図４】本発明に関して、冷媒の昇温曲線およびＬＮＧ／窒素／メタンの冷却曲線を比較するプロットである。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、暫定的な特許出願、２００１年３月６日受理の米国特許連番６０／２７３，５３１の便益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、加圧された炭化水素流を冷凍サイクルを使用することにより液化する方法に関する。一層特定的に本発明は、異なる少なくとも２つの冷媒を有する独立な二元冷凍サイクルを使用して流入炭化水素ガス流を液化する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
天然ガスのような炭化水素ガスは、運搬および貯蔵を一層容易にするようにその体積を減少するために液化される。ガスを液化するには多数の先行技術があり、そのほとんどに、機械的冷凍または１つ以上の冷媒ガスを使用する冷却サイクルが関与する。
【０００４】
Ｄｕｂａｒの米国特許第５，７６８，９１２号および第５，９１６，２６０号には、単一の窒素冷媒流によって冷凍負荷が供給される液化天然ガス製品を製造する方法が開示されている。冷媒流は、少なくとも２つの別個な流れに分割され、これらは、別個なターボエクスパンダーによって膨張されるときに、冷却される。冷却され、膨張された窒素冷媒はガス流と十字流的に熱交換され液化天然ガスが製造される。
【０００５】
Ｆｏｇｌｉｅｔｔａの米国特許第５，７５５，１１４号には、天然ガスの液化で有用な二元冷凍サイクルが開示されている。この二元冷凍サイクルは、駆動力として蒸発潜熱を利用する機械的冷凍サイクルに伝統的な冷媒を使用して、依存的な方式で機能するように相互に連結されている。
【０００６】
Ｐａｒａｄｏｗｓｋｉらの米国特許第６，１０５，３８９号には、二重の冷凍サイクルもまた教示されており、このサイクルは連結され従って従属的である。Ｆｏｇｌｉｅｔｔａの特許におけると同様に、Ｐａｒａｄｏｗｓｋｉは相変化に伴う潜熱を利用する伝統的な機械的冷凍サイクルの使用を教示している。
【０００７】
Ｄａｖｉｓの米国特許第４，９１１，７４１号およびＦｉｓｃｈｅｒらの米国特許第６，０４１，６１９号にも、蒸発潜熱を利用するために伝統的な冷媒を活用する連結した２つ以上の冷凍サイクルの使用が開示されている。
【０００８】
天然ガスを液化するために簡単化された冷凍サイクルに対する需要がある。慣用の液化冷凍サイクルには、液体およびガスの冷媒相の双方のために特別な装置を必要とする冷凍サイクルに際して相変化が起きる冷媒が使用される。
【０００９】
ここに開示する本発明はこれらのおよび他の必要を充足する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（本発明の概要）
本発明は、膨張された第１および第２の冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給流の少なくとも１部分を冷却する段階を包含する液化天然ガス流を製造する低温プロセスである。膨張された第１および第２の冷媒の少なくとも１つがガス相冷凍サイクル中で循環され、そこでは冷媒がサイクル全体にわたってガス相に留まる。このようにして、液化天然ガス流が製造される。このプロセスの別な態様には、独立の二元冷凍サイクルとして操作される、膨張された第１の冷媒を有する第１の冷凍サイクルおよび膨張された第２の冷媒を有する第２の冷凍サイクルとの熱交換接触によって流入炭化水素ガス供給流の少なくとも１つを冷却する段階が包含される。膨張された第１の冷媒はメタン、エタンおよび他の炭化水素ガス、好ましくは処理された流入ガスから選択される。膨張された第２の冷媒は窒素である。これらの独立な二元冷凍サイクルは、同時に操作されてよくあるいは独立に操作されてよい。
【００１１】
本発明の特質、有利性および目的および明らかになるであろう他の事柄が一層詳細に理解されるように、上記に簡潔に要約された本発明の特定的な説明は、本明細書の一部をなす添付の図面に図解される本発明の態様を参照しつつなされることができる。しかしながら、図面は本発明の好ましい態様のみを図解するものであり、従って、本発明の範囲は同様に効果的な態様も許容するので、本発明の範囲を限定すると考えてはならない。
【００１２】
本発明は、独立な二元冷媒サイクルを採用する、炭化水素ガス、好ましくは加圧された天然ガスを液化するための改良された方法に関する。好ましい態様において、本方法は膨張された窒素冷媒を使用する第１の冷凍サイクルおよび第２の膨張された炭化水素を使用する第２の冷凍サイクルを有する。第２の膨張された炭化水素冷媒は加圧されたメタンまたは処理された流入ガスであってよい。
【００１３】
ここで用いるとき『流入ガス』という用語は、メタン、例えば８５容積％から実質的になる炭化水素ガスであって、残部がエタン、より高級な炭化水素、窒素および他の痕跡ガスであるものを意味する。
【００１４】
本発明の好ましい態様の詳細な説明は、周囲温度で約８００ｐｓｉａの初期圧力を有する加圧された流入ガスの液化に関してなされる。流入ガスは周囲温度で約５００ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの初期圧力を有するのが好ましい。ここに論じるように、好ましくは等エントロピー膨張による膨張段階はターボエクスパンダー、ジュールトムソン膨張弁、液体エクスパンダーなどによって実施されることができる。また、エクスパンダーは、ガス膨張によって圧縮仕事を生むように対応する段階的圧縮装置に連結されてよい。
【００１５】
ここで図面の図１を参照するとして、加圧された流入ガス流、好ましくは加圧天然ガス流が本発明の工程に導入される。例解する態様において、流入ガス流は約９００ｐｓｉａの圧力および周囲温度にある。流入ガス流１１は、乾燥、アミン抽出などのような既知の方法によって二酸化炭素、硫化水素などのような酸性ガスを除去するために、処理装置７１内で処理される。前処理装置７１は、天然ガス流から水を除去するための慣用的設計の脱水装置としても働く。低温プロセスで慣用される常套的方法に従うとき、このプロセスにおいて引き続いて出会う低温の管および熱交換器の凍結および閉塞を防止するために流入ガス流から水が除去されることができる。ガス乾燥剤および分子篩を収納する慣用の脱水装置が使用される。
【００１６】
処理された流入ガス流１２は１つ以上の単位操作によって予備冷却されることができる。流れ１２は冷却器７２内で冷却水によって予備冷却されてよい。流れ１２は慣用の機械的冷凍手段７３によってさらに予備冷却され、処理された流入ガス流２０として液化の用意がととのっている予備冷却されそして処理された流れ１９がつくられる。
【００１７】
処理された流入ガス流２０は、液化天然ガス製造施設の冷凍部門７０に供給される。流れ２０は、第１の冷凍サイクル８１および第２の冷凍サイクル９１との向流熱交換接触によって、熱交換器７５内で冷却されそして液化される。これらの冷凍サイクルは、流入ガス流を液化するのに必要な冷凍負荷に応じて独立にそして／あるいは同時に操作されるように設計される。
【００１８】
好ましい態様で、第１の冷凍サイクル８１では膨張されたメタン冷媒が使用され、また第２の冷凍サイクル９１では膨張された窒素冷媒が使用される。第１の冷凍サイクル８１では、膨張されたメタンが冷媒として使用される。膨張された低温のメタン流４４は、好ましくは約−１１９°Ｆおよび約２００ｐｓｉａで熱交換器７５に流入し、そして処理された流入ガス２０および圧縮されたメタン流４０と十字流的に熱交換される。メタン流４４は、熱交換器７５内で温められ次いで流れ４６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かいメタン流４６は第１の圧縮段階において、メタンブースター圧縮機９２内で部分的に圧縮される。次いで、流れ４６は第２の圧縮段階において、約５００〜１４００ｐｓｉａまでメタン循環圧縮機９６内で再び圧縮される。流れ４６は熱交換器９４および９８内で水冷されそして圧縮されたメタン流４０として熱交換器７５内に流入する。流れ４０は熱交換器７５に約９０°Ｆおよび約１１８５ｐｓｉａで流入する。流れ４０は膨張された低温のメタン流４４との十字流的熱交換によって約２０°Ｆおよび約９９５ｐｓｉａまで冷却されそして冷却されたメタン流４２として熱交換器７５から流出する。流れ４２はエクスパンダー９０内で約−１１０から−１３０°Ｆまで、好ましくは約−１１９°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが望ましい。
【００１９】
第２の冷凍サイクル９１においては、膨張された低温の窒素流３４は好ましくは約−２６０°Ｆおよび約２００ｐｓｉａで熱交換器７５内に流入し、そして処理された流入ガス流２０および圧縮された窒素流３０と十字流的に熱交換される。窒素流３４は熱交換器７５内で温められ、次いで流れ３６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かい窒素流３６は窒素ブースター圧縮機８２内で部分的に圧縮され、次いで窒素循環圧縮機８６内で約５００〜１２００ｐｓｉａまで再度圧縮される。流れ３６は熱交換器８４および８８内で冷却されそして圧縮された窒素流３０として熱交換器７５内に流入する。流れ３０は約９０°Ｆおよび好ましくは約１１８５ｐｓｉａで熱交換器７５に流入する。流れ３０は、低温の膨張された窒素流３４との十字流的熱交換によって好ましくは約−１３０°Ｆおよび約１１８０ｐｓｉａまで冷却され、そして冷却された窒素流３２として熱交換器７５から流出する。流れ３２はエクスパンダー８０内で約−２５０〜−２８０°Ｆ、好ましくは約−２６０°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが好ましい。流れ３２は低温の膨張された窒素流れ３４として熱交換器７５に流入する。
【００２０】
第１および第２の独立な二元冷凍サイクルは、約−２４０から−２６０°Ｆ、好ましくは約−２５５°Ｆまでに流入ガス流２０を冷却しそして液化するように独立に働く。液化されたガス流２２は、約１５ｐｓｉａから５０ｐｓｉａまで、好ましくは約２０ｐｓｉａまでの圧力でエクスパンダー７７内で等エントロピー的に膨張されて、液化されたガス生成物流２４が生成される。
【００２１】
生成物流２４は、窒素および他の痕跡量のガスを含有してよい。これらの好ましくないガスを除去するために、窒素ストリッパーのような窒素除去装置９９に流れ２４が導入され、処理された生成物流２６および窒素に富むガス２７が生成される。窒素に富むガス２７は、低圧の燃料ガスのために使用されてよく、あるいは再圧縮されそして流入ガス流１１に合わせて循環されてよい。
【００２２】
好ましい他の態様では、処理された流入ガスは工程によって必要になる冷凍負荷の少なくとも一部分を供給するために使用されてよい。図２に示すように、第１の冷凍サイクル１９１には、膨張された炭化水素ガス混合物が冷媒として使用される。炭化水素ガス混合物冷媒は、メタン、エタンおよび流入ガスから選択される。第２の冷凍サイクルは上記に論じたように操作される。従って、窒素流および／または流入ガス流は、冷媒サイクル全体を通じてガス相冷媒として使用される。ここでは、冷凍サイクルのための駆動力として冷媒の顕熱が利用される。図２は、少なくとも１つのガス相冷凍サイクルの使用を例解するが、２つの冷媒サイクルの間に依存関係を生む１つのサイクル内で流入ガス流が冷媒として使用されるという点で、冷凍サイクルは相互に独立していない。
【００２３】
第１の冷凍サイクル１９１では、膨張された低温の炭化水素ガス混合物１４４は、好ましくは約−１１９°Ｆおよび２００ｐｓｉａで熱交換器７５内に流入し、そして液化されるべき流入ガス混合物１７４と十字流的に熱交換される。ガス混合物流１４４は、熱交換器７５内で温められ、次いで流れ１４６として１つ以上の圧縮段階に流入する。温かいガス混合物流１４６は第１の圧縮段階において、メタンブースター圧縮機９２内で部分的に圧縮される。次いで、流れ１４６は第２の圧縮段階において、約５００〜１４００ｐｓｉａの圧力までメタン循環圧縮機９６内で再び圧縮される。流れ１４６は熱交換器９４および９８内で圧縮されたガス混合物流１４０として水冷される。処理された流入ガス１２０は圧縮されたガス混合物１４０と混合されて液化すべき流れ１７４が生成されるのが好ましい。また、処理された流入ガス１２０は１つ以上の圧縮段階に流入する前に流れ１４６と混合されてもよい。流れ１７４は好ましくは約９０°Ｆおよび約１０００ｐｓｉａで熱交換器７５に流入する。流れ１７４は、膨張された低温のガス混合物流１４４との十字流的な熱交換によって好ましくは約２０°Ｆおよび約９９５ｐｓｉａまで冷却され、そして冷却されたガス混合物流１４２として熱交換器７５から流出する。流れ１４２はエクスパンダー９０内で約−１１０〜−１３０°Ｆ、好ましくは約−１１９°Ｆまでおよび約２００ｐｓｉａまで等エントロピー的に膨張されるのが好ましい。流れ１４２は膨張された低温のガス混合物流１４４として熱交換器７５に流入する。
【００２４】
第１および／または第２の二元冷凍サイクルは、流入ガス混合物１７４を約−２４０から約−２６０°Ｆ、好ましくは約−２５５°Ｆまでに冷却しそして液化するように働く。液化されたガス混合物流１７６はエクスパンダー７７内で約１５〜５０ｐｓｉａ、好ましくは約２０ｐｓｉａの圧力まで等エントロピー的に膨張されて、液化されたガス混合物の生成物流１８０が生成されるのが好ましい。
【００２５】
上記に示したとおり、二元冷凍サイクルの各々での冷媒ガスは、それら各々のブースター圧縮機および／または循環圧縮機に送られ、冷媒が再圧縮される。工程内のブースター圧縮機および／または循環圧縮機は対応するまたは操作可能に連結されたターボエクスパンダーによって駆動されることができる。加えて、ブースター圧縮機は、ポスト−ブースト（ｐｏｓｔ−ｂｏｏｓｔ）方式で操作されまた冷媒ガスに約５０〜１００ｐｓｉａの追加的圧縮を供給するために循環圧縮機の下流に位置されてよい。ブースター圧縮機はプレ−ブーステッド（ｐｒｅ−ｂｏｏｓｔｅｄ）方式で操作されまた、最終の循環圧縮機に送られる前に冷媒ガスを約５０〜１００ｐｓｉａまで部分的に圧縮するために、循環圧縮機の上流に位置されてもよい。
【００２６】
図３は、先行技術での液化プロセスに関する昇温および冷却曲線を例示する。窒素冷媒の昇温曲線は本質的に、勾配を有する直線であり、この勾配は、熱交換器の高温端で窒素冷媒の昇圧曲線と供給ガスの冷却曲線との間の近接化が密になるまで、窒素冷媒の循環速度を変化させることにより調整される。これによって、液化工程の操作の上限を設定される。従って、この先行技術での方法を用いることにより、熱交換器の高温端および低温端の双方での異なる曲線の間の近接化を比較的密にすることができる。しかしながら、各曲線がその中間部分で形状が異なるので、工程の全温度範囲にわたって２つの曲線の間の近接化を密に保つことはできない。つまり、２つの曲線はそれらの中間部分で互いに離れる。窒素冷媒の昇温曲線は直線に近付くが、供給ガスおよび窒素の冷却曲線は、複雑な形状を有しまた窒素冷媒の直線状の昇温曲線から著しく離れる。直線状の昇温曲線と複雑な冷却曲線との間の離隔は、工程全般を操作する際の熱力学的に非効率性または損失仕事の指標でありまたこれを表す。このような非効率性または損失仕事は、混合冷媒サイクルのような他のプロセスと比較するとき、窒素冷媒サイクルの使用の動力消費がより大きいことの理由の一部である。
【００２７】
図４は、本発明の好ましい態様に関する昇温および冷却曲線を例示する。本発明は、高圧のメタン、エタンおよび／または流入ガスのような炭化水素ガス混合物を膨張する際に冷却能力を活用することによる先行技術のガス液化方法と比較して、熱力学的効率が改良されあるいは損失仕事が減少していることを例証する。加えて熱力学的効率は、本発明の二元冷凍サイクルおよび／または独立な二元冷凍サイクルは、既知の圧力、温度および組成の所与の流入ガス流を液化するのに必要な特定の冷凍負荷を調整しそして／あるいはこれに順応することができる。つまり、要求されるより大きい冷凍負荷を供給する必要はない。その結果、昇温および冷却曲線は、温度勾配、従って冷媒と流入ガス流との間の熱力学的損失を減少するために、一層密にマッチされる。
【００２８】
図１に示す工程においては、独立な二元エクスパンダー冷凍サイクルの簡単化された流れ図が示される。この図は、窒素流および／またはメタン流を冷媒として利用する本発明の独立な冷凍サイクルを明らかにする。別な態様（図示されていない）は、独立なサイクルの一方または双方で伝統的な冷媒を使用することを包含する。図１に示す例では、昇温曲線は、流入ガスを液化するために必要な冷凍負荷を２つの冷凍サイクルに分割することにより、離散した２つの部分に分かれる。第１のサイクルでは、メタン冷媒のような炭化水素ガス混合物が、より低い温度でのより低い圧力まで望ましくはターボエクスパンダー内で膨張される。より低い圧力および温度まで望ましくはターボエクスパンダー内で窒素冷媒が膨張される第２のサイクルが用いられまたこれによってガス流の一層の冷却がなされる。第２のサイクルでの冷凍の流量は昇温曲線の勾配が冷却曲線の勾配と大体同じであるように選定される。冷却工程の最後の部分における冷却曲線の形状および勾配のため、本発明では冷凍負荷の大部分をまかなうのは窒素サイクルである。この結果、約５°Ｆという最小の温度接近が熱交換器全般にわたって達成される。
【００２９】
本発明は重要な有利性を有する。第１に、この方法は窒素および／またはガス冷媒との間の関係を調整し、それによって熱力学的に一層効率的にすることにより供給流入ガスの質の差に適合することができる。第２に循環する冷媒はガス相である。これによって、液体分離器または液体貯槽の必要が無くなり、また随伴的な環境安全への影響が無くなる。ガス相冷媒は、熱交換器の製作および設計を単純化する。
【００３０】
独立な二元サイクルにおいて冷媒として窒素、およびメタンまたは他の炭化水素のような第２の冷媒が使用される、天然ガスのような炭化水素を液化する方法に特に関して本発明を説明しそして／あるいは例解してきたが、本発明の範囲は上記した態様に限定されないことに留意すべきである。本発明の範囲には、改善された応用においてまたは特定的に述べた応用以外の他の応用において、窒素を使用するそして／あるいは他のガスを使用するプロセスの他の方法および応用が含まれることは、当業者には明白であるにちがいない。その上、当業者は、上記に説明した本発明は特定的に述べたもの以外の変形および変改を受けることができることを理解するであろう。本発明はその趣意および範囲に属するこのようなすべての変形および変改を包含することが理解される。本発明の範囲は明細書によって限定されず、別記の特許請求の範囲によって規定されることが意図される。
【００３１】
本発明に関して、更に以下の内容を開示する。
（１） 第１および第２の膨張された冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも１つを冷却する段階を含み、第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つが、ガス相の冷凍サイクルで循環されることにより液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給流から液化天然ガス流を製造する方法。
（２） 膨張された第１の冷媒がメタン、エタンおよび流入ガスからなる群から選択される（１）または（１２）に記載の方法。
（３） 膨張された第２の冷媒が窒素である（１）または（２）に記載の方法。
（４） 膨張された第１および第２の冷媒が複数の独立な冷凍サイクルで使用される（１）、（２）または（３）に記載の方法。
（５） 膨張された第１または第２の冷媒が、膨張弁、ターボ−エキスパンダーおよび液体エキスパンダーからなる群から選択される機器中で膨張される（１）または（１２）の液化天然ガス流を製造する方法。
（６） 液化天然ガス流が約−２４０°Ｆ〜約−２６０°Ｆの温度に冷却される（１）に記載の方法。
（７） 流入ガス流が約５０ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの流入圧力にある（１）に記載の方法。
（８） 第１および第２の冷媒に関する冷却曲線が、流入ガス供給物流に関する冷却曲線に少なくとも約５°Ｆまで近接する（１）に記載の方法。
（９） 冷却段階が、機械的冷凍サイクルによる流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む（１）に記載の方法。
（１０） プロパンおよびプロピレンからなる群から選択される冷媒が機械的冷凍サイクルに含まれる（９）に記載の方法。
（１１） 冷却段階が、冷却水による流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む（１）または（９）に記載の方法。
（１２） 窒素冷凍サイクルとは独立に操作される第１の冷凍サイクルとの熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却する
段階を包含し、
該第１の冷凍サイクルが：
冷媒流中の第１の冷媒を膨張させて低温の冷媒蒸気流をつくり；
低温の冷媒蒸気流との熱交換接触によって流入供給物ガス流の少なくとも一部分を冷却し；
低温の冷媒蒸気流を圧縮して圧縮冷媒蒸気流をつくり；そして
低温の冷媒蒸気流との熱交換接触によって圧縮冷媒蒸気流の少なくとも一部分を冷却する；
段階を含み、また、
該窒素冷凍サイクルが：
窒素を含む第２の冷媒を膨張させて低温の窒素蒸気流をつくり；
低温の窒素蒸気流との熱交換接触によって流入供給物ガス流の少なくとも一部分を冷却し；
低温の窒素蒸気流を圧縮して圧縮窒素蒸気流をつくり；そして
低温の窒素蒸気流との熱交換接触によって圧縮窒素蒸気流の少なくとも一部分を冷却する；
段階を含み、
これによって液化天然ガス流が製造される
流入ガス供給物流から液化天然ガス流を製造する方法。
（１３） 第１の冷凍サイクルの圧縮段階が、流入ガス供給物流の少なくとも一部分を圧縮冷媒蒸気流と混合して冷媒流をつくることを包含する（２）または（１２）に記載の方法。
（１４） 第１の冷凍サイクルが、約−１１０°Ｆ〜−１３０°Ｆの温度まで冷媒流を膨張させることを包含する（１２）または（１３）に記載の方法。
（１５） 約−２５０°Ｆ〜−２８０°Ｆの温度まで窒素を膨張させる、（３）または（１２）に記載の方法。
（１６） 窒素冷凍サイクルの圧縮窒素蒸気流が約５００ｐｓｉａ〜約１２００ｐｓｉａの圧力まで圧縮される（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１７） 第１の冷凍サイクルの圧縮冷媒蒸気流が約５００ｐｓｉａ〜約１４００ｐｓｉａの圧力まで圧縮される（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１８） 液化天然ガス流から窒素および他の痕跡量のガスを除去する段階をさらに包含する（１）または（１２）に記載の液化天然ガス流を製造する方法。
（１９） 液化天然ガス流を約１５ｐｓｉａ〜約５０ｐｓｉａの圧力まで膨張させる段階をさらに包含する（１）または（１２）に記載の方法。
（２０） 膨張された第１および第２の冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却する段階を包含し、膨張された第１および第２の冷媒が独立な複数の冷凍サイクルで使用され、これによって液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給物流から液化天然ガス流を製造する方法。
（２１） 膨張された第１の冷媒がメタンおよびエタンから本質的になる群から選択され、また膨張された第２の冷媒が窒素である（２０）に記載の方法。
（２２） 冷媒がサイクル全体にわたってガス相のままに留まるように、独立な冷凍サイクルが少なくとも１つのガス相冷凍サイクルを包含する（２０）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】独立な二元エクスパンダー冷凍サイクルの簡略化された流れ図である。この図面は窒素流および／またはメタン流を冷媒として利用する本発明の独立な冷凍サイクルを図解する。
【図２】窒素流および／または流入ガス流が冷凍サイクルを通じてガス相の冷媒として使用される図１の本発明の別な態様の簡略化された流れ図である。
【図３】先行技術方法に関して、窒素の昇温曲線およびＬＮＧ／窒素の冷却曲線を比較するプロットである。
【図４】本発明に関して、冷媒の昇温曲線およびＬＮＧ／窒素／メタンの冷却曲線を比較するプロットである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の膨張された冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも１つを冷却する段階を含み、第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つがガス相冷凍サイクルで循環され、それにより液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給流から液化天然ガス流を製造する方法であって、
前記第１の冷媒と第２の冷媒は独立である、前記の方法。
【請求項２】
膨張された第１の冷媒がメタン、エタンおよび流入ガスからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
膨張された第２の冷媒が窒素である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
膨張された第１および第２の冷媒が膨張弁、ターボエクスパンダー及び液体エクスパンダーから成る群から選択される機器中で膨張される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
液化天然ガス流が−２４０°Ｆ（−１５１．１℃）〜−２６０°Ｆ（−１６２．２℃）の温度に冷却される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
流入ガス流が５００ｐｓｉａ（３．４４ＭＰａ）〜１２００ｐｓｉａ（８．６８ＭＰａ）の流入圧力にある請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１および第２の冷媒に関する昇温曲線が、流入ガス供給物流に関する冷却曲線に少なくとも５°Ｆ（２．８℃）まで近接する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
冷却段階が、機械的冷凍サイクルによる流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
プロパンおよびプロピレンからなる群から選択される冷媒が機械的冷凍サイクルに含まれる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
冷却段階が、冷却水による流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む請求項１または８に記載の方法。
【請求項１１】
流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却することが、少なくとも１つの前記ガス相冷凍サイクルとの熱交換接触によって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つが完全にガス相冷凍サイクルで循環される、請求項１に記載の方法。
【請求項１】
第１および第２の膨張された冷媒との熱交換接触によって流入ガス供給物流の少なくとも１つを冷却する段階を含み、第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つがガス相冷凍サイクルで循環され、それにより液化天然ガス流が製造される、流入ガス供給流から液化天然ガス流を製造する方法であって、
前記第１の冷媒と第２の冷媒は独立である、前記の方法。
【請求項２】
膨張された第１の冷媒がメタン、エタンおよび流入ガスからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
膨張された第２の冷媒が窒素である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
膨張された第１および第２の冷媒が膨張弁、ターボエクスパンダー及び液体エクスパンダーから成る群から選択される機器中で膨張される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
液化天然ガス流が−２４０°Ｆ（−１５１．１℃）〜−２６０°Ｆ（−１６２．２℃）の温度に冷却される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
流入ガス流が５００ｐｓｉａ（３．４４ＭＰａ）〜１２００ｐｓｉａ（８．６８ＭＰａ）の流入圧力にある請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１および第２の冷媒に関する昇温曲線が、流入ガス供給物流に関する冷却曲線に少なくとも５°Ｆ（２．８℃）まで近接する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
冷却段階が、機械的冷凍サイクルによる流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
プロパンおよびプロピレンからなる群から選択される冷媒が機械的冷凍サイクルに含まれる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
冷却段階が、冷却水による流入ガス供給物流の少なくとも一部の冷却を含む請求項１または８に記載の方法。
【請求項１１】
流入ガス供給物流の少なくとも一部分を冷却することが、少なくとも１つの前記ガス相冷凍サイクルとの熱交換接触によって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の膨張された冷媒の少なくとも１つが完全にガス相冷凍サイクルで循環される、請求項１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１５５４（Ｐ２０１１−１５５４Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１７３８（Ｐ２０１０−１７１７３８）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【分割の表示】特願２００２−５６９６５０（Ｐ２００２−５６９６５０）の分割
【原出願日】平成１４年３月６日（２００２．３．６）
【出願人】（５０３３１４５５４）ラマス テクノロジー、インコーポレイテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【分割の表示】特願２００２−５６９６５０（Ｐ２００２−５６９６５０）の分割
【原出願日】平成１４年３月６日（２００２．３．６）
【出願人】（５０３３１４５５４）ラマス テクノロジー、インコーポレイテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
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